11 Işık Dalga Örneği
Lütfen aşağıdaki ifadelere dikkat edin:
(1) Izgarayı milimetre başına daha fazla sayıda çizgi içeren bir ızgara ile değiştirin.
(2) Maviden sarıya düşen ışık
(3) Yayılan ışığı kırmızıdan yeşile çevirin
(4) Ekranı ızgaraya yaklaştırın
Difraksiyon ızgarası deneyinde parlak bandın genişliğini artırma çabasına dahil olanlar şunlardır...
Pembahasan
Çift yarık girişim formülü (yapıcı girişim):
Yarık genişliği (d), yarık ile ekran arasındaki mesafeye (L) kıyasla çok küçüktür, bu nedenle açı çok küçüktür. Açı o kadar küçüktür ki, sin θ değeri tanjant θ değerine yakındır.
sin θ ≈ tan θ = y / L
Açıklamalar:
y = parlak bandın genişliği, n = mertebe, λ = dalga boyu, L = ızgara ile ekran arasındaki mesafe, d = yarık genişliği.
d = 1 / (4000 çizgi / cm) = 0,00025 cm
(1) Izgarayı milimetre başına daha fazla sayıda çizgi içeren bir ızgara ile değiştirin.
Örnek:
d = 1 / (1000 çizgi / cm) = 0,001 cm
d = 1 / (2000 çizgi / cm) = 0,0005 cm
d = 1 / (3000 çizgi / cm) = 0,0003 cm
d = 1 / (4000 çizgi / cm) = 0,00025 cm
Bu hesaplamaya göre, milimetre başına düşen çizgi sayısı ne kadar fazlaysa, yarık genişliği (d) o kadar küçüktür. Yukarıdaki formüle göre, yarık genişliği (d) ne kadar küçükse, parlak bant genişliği (y) o kadar büyüktür.
Bu ifade doğrudur.
(2) Maviden sarıya düşen ışık
Mavi ışığın frekansı sarı ışığın frekansından daha yüksektir ve bunun tersi de geçerlidir.
Mavi ışığın dalga boyu sarı ışığın dalga boyundan daha küçüktür.
Işık maviden sarıya doğru düşürüldüğünde, dalga boyu büyür.
Yukarıdaki formüle göre, dalga boyu ne kadar büyükse, parlak bandın (y) genişliği de o kadar büyük olur.
Bu ifade doğrudur.
(3) Yayılan ışığı kırmızıdan yeşile çevirin
Kırmızı ışığın frekansı yeşil ışığın frekansından daha düşüktür ve bunun tersi de geçerlidir.
Kırmızı ışığın dalga boyu sarı ışığın dalga boyundan daha uzundur.
Işık kırmızıdan yeşile doğru düşürüldüğünde, dalga boyu küçülür.
Yukarıdaki formüle göre, dalga boyu ne kadar küçükse, parlak bandın (y) genişliği de o kadar küçüktür.
Bu ifade yanlıştır.
(4) Ekranı ızgaraya yaklaştırın
Ekranı ızgaraya yaklaştırmak, L'yi azaltmak anlamına gelir. Yukarıdaki formüle göre, ızgara ile ekran arasındaki mesafe (L) ne kadar küçükse, parlak bandın genişliği (y) de o kadar küçük olur.
Bu ifade yanlıştır.
2. Işığın kırınımı
4.500 çizgi/ cm⁻¹'lik bir ızgara kullanılarak yapılan bir ışık kırınımı deneyinde , ızgaradan L mesafede yerleştirilmiş bir ekranda, ikinci dereceden parlak bandın mesafesi 1 mm'dir. Kullanılan ızgara 5.400 çizgi/cm⁻¹'lik başka bir ızgara ile değiştirilirse , ikinci dereceden parlak bandın merkezi parlak banttan ölçülen mesafesi ne olur?
A. 0,6 mm
B. 0,9 mm
Yaklaşık 1,2 mm
Boyut 1,6 mm
E.2,2 mm
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
d 1 = 1 / (4500 çizgi / cm) = 1/4500 cm
n 1 = 2
y 1 = 1 mm = 0,1 cm
d 2 = 1 / (5400 çizgi / cm) = 1/ 5400 cm
n 2 = 2
Soruldu: y 2
Cevap :
Çift yarık girişim formülü (yapıcı girişim):
d sin θ = n λ
Yarık genişliği, yarık ile ekran arasındaki mesafeye kıyasla çok küçüktür, bu nedenle açı da çok küçüktür. Açı o kadar küçüktür ki, sin teta değeri tanjant teta değerine yakındır.
sin θ ≈ tan θ = y / L
d sin θ = n λ
d (y / L) = n λ
dy = n λ L
Bilgi:
d = yarık genişliği, y = merkezdeki ışık ile n. dereceden ışık arasındaki mesafe, n = derece, λ = dalga boyu, L = ızgara ile ekran arasındaki mesafe.
Deney 1:
d 1 y 1 = n 1 λ L
(1/4500)(0,1) = (2) λ L
0,1 / 4500 = (2) λ L
0,1 / (2)(4500) = λ L
0,1 / 9000 = λ L
Deney 2:
d 2 y 2 = n 2 λ L
(1/5400)(y 2 ) = (2) λ L
y 2 / 5400 = (2) λ L
y 2 / (2)(5400) = λ L
y 2 / 10.800 = λ L
Kullanılan ışığın dalga boyu (λ) aynı ve ızgara ile ekran arasındaki mesafe (L) de aynı.
λ L = λ L
0,1 / 9000 = y 2 / 10.800
(0,1)(10.800) = (y 2 )(9000)
1080 = y 2 (9000)
y 2 = 1080 / 9000
y 2 = 0,12 cm
y 2 = 1,2 mm
Doğru cevap C şıkkıdır.
Işık Girişimi
3. Birbirinden 2 mm uzaklıkta bulunan iki dar yarık, dik açıyla aydınlatılıyor. Yarıkların 1 metre uzağındaki bir ekranda, merkezdeki parlak çizgiden 1 mm uzaklıkta dördüncü bir parlak çizgi oluşuyor. Kullanılan ışığın dalga boyu…
A. 24 x 10 -6 m
B. 8,0 x 10 -6 m
C. 3,7 x 10 -6 m
D. 2,0 x 10 -6 m
E. 0,5 x 10 -6 m
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Yarıklar arasındaki mesafe (d) = 2 mm = 2 x 10 -3 metre
Sipariş (n) = 4
Ekran ile boşluk arasındaki mesafe (l) = 1 metre
4. parlak çizginin merkezdeki parlak çizgiden uzaklığı (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ metre = 10⁻³ metre
Soru: Işığın dalga boyu ( λ)
Cevap :
Çift yarık girişim formülü (yapıcı girişim):
d sin θ = n λ
Yarıklar arasındaki mesafe, yarıklar ile ekran arasındaki mesafeden daha küçüktür, bu nedenle açı çok küçüktür. Açı çok küçük olduğundan sin θ değeri tanjant θ değerine yakındır.
Işığın dalga boyu ( λ):
Doğru cevap E şıkkıdır.
4. Young'ın deneyinde, her biri 3 mm aralıkla yerleştirilmiş iki dar yarık kullanılmış ve yarıkların 1 m uzağına bir ekran yerleştirilmiştir. Eğer altıncı ışık, merkezdeki ışıktan 1 mm uzaklıkta üretilirse, kullanılan ışığın dalga boyu nedir?
A. 0,5 x 10 -6 m
B. 2,0 x 10 -6 m
C. 3,7 x 10 -6 m
D. 8,0 x 10 -6 m
E. 24 x 10 -6 m
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Yarıklar arasındaki mesafe (d) = 3 mm = 3 x 10 -3 metre
Sipariş (n) = 6
Ekran ile boşluk arasındaki mesafe (l) = 1 metre
6. parlak çizginin merkezdeki parlak çizgiden uzaklığı (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ metre = 10⁻³ metre
Soru: Işığın dalga boyu ( λ)
Cevap :
Işığın dalga boyu ( λ):
Doğru cevap A şıkkıdır.
Işık Dalgalarının Özellikleri
5. Dalgaların özellikleri:
(1) boyuna dalga formu
(2) kırılabilir
(3) müdahale edebilir
(4) kutuplaştırılabilir
(5) yayılması bir ortam gerektirir
Yukarıdaki ifade, ışık dalgalarının bir özelliği olan sayıdır…
A. (1), (2) ve (3)
B. (1), (2) ve (4)
C. (1), (3) ve (5)
D. (2), (3) ve (4)
E. (2), (2) ve (5)
Pembahasan
Doğru cevap D şıkkıdır.
6. 2015/2016 SMA/MA Fizik Ulusal Sınavı Soru No. 29
Lütfen aşağıdaki açıklamaya dikkat edin!
(1) Müdahale edebilir
(2) Kutuplaşmayı deneyimlemek
(3) Kırınımı deneyimlemek
(4) Bir aracı olmadan sürünme
(5) Yansıtılabilir
Yukarıdaki ifadede ses dalgalarının özellikleri hakkında doğru olan ifade şudur...
A. (1), (2) ve (3)
B. (1), (3) ve (5)
C. (1), (4) ve (5)
D. (2), (3) ve (4)
E. (3), (4) ve (5)
Pembahasan
(2) Polarizasyon enine dalgalar tarafından yaşanır. Ses dalgaları boyuna dalgalardır.
(4) Ortam olmadan yayılan dalgalar sadece elektromanyetik dalgalardır, ses dalgaları ise yayılmak için bir ortama ihtiyaç duyan mekanik dalgalardır.
Doğru cevap B şıkkıdır.
Kırınım Izgarası
7. Bir kırınım ızgarasında santimetre başına 4.000 çizgi vardır. Tek renkli ışık ızgaraya yansıtıldığında ikinci dereceden parlak bir çizgi oluşur. Sapma açısı 30 ° ise , ışığın dalga boyu kaçtır? (1 Å = 10⁻¹⁰ m )
A. 8.000 Å
B. 6.250 Å
C. 5.000 Å
D. 4.500 Å
E. 4.000 Å
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Örgü sabiti (d) = 1 / (4000 çizgi / cm) = 0,00025 cm = 2,5 x 10⁻⁴ cm = 2,5 x 10⁻⁶ metre
Sipariş (n) = 2
sin 30 o = 0,5
1 Å = 10 -10 m
Soru: Işığın dalga boyu (λ)
Cevap :
Doğru cevap B şıkkıdır.
8. Dalga boyu 2,5.10 x 7⁻⁷ m olan tek renkli bir ışık demeti, santimetre başına 10.000 çizikten oluşan bir ızgaraya çarpıyor. İkinci dereceden parlak çizginin açısı nedir?
A. 30 o
B. 37 o
C. 45 o
D. 53 o
E. 60 o
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Örgü sabiti (d) = 1 / (10.000 çizgi / cm) = 0,0001 cm = 1 x 10⁻⁴ cm = 1 x 10⁻⁶ metre
Sipariş (n) = 2
Işığın dalga boyu (λ) = 2,5 x 10⁻⁷ metre
Sorulan: Açı (θ)
Cevap :
Doğru cevap A şıkkıdır.
9. Çift yarık girişimi
Sarı bir ışık demeti iki yarığa düşürüldüğünde ekranda gözle görülür bir girişim oluşuyor. Aşağıdaki ifadeden:
(1) Sarı ışık mavi ile değiştirilirse parlak bant genişleyecektir
(2) Yarıklar arasındaki mesafe azaltılırsa parlak bant daha geniş hale gelecektir.
( 3) Merkez ışıktan uzaklaştıkça yoğunluk azalır.
(4) Merkez ışıktan uzaklaştıkça yoğunluk sabit kalır.
Doğru ifade şudur…
A. (1), (3) ve (4)
B. (1) ve (3) yalnızca
C. (1) ve (4) yalnızca
D. (2) ve (3) yalnızca
E. (2) ve (4) yalnızca
Pembahasan
Yarıklar arasındaki mesafe, yarıklar ile ekran arasındaki mesafeden daha küçüktür, bu nedenle açı çok küçüktür. Açı çok küçük olduğundan sin θ değeri tanjant θ değerine yakındır.
Çift yarık girişim formülü (yapıcı girişim)
Bilgi:
d = yarıklar arasındaki mesafe, y = n. parlak çizginin merkezdeki parlak çizgiden uzaklığı , l = ekran ile yarık arasındaki mesafe, n = sıra, λ = ışığın p dalga boyu.
(1) Sarı ışık mavi ile değiştirilirse parlak bant genişleyecektir
Bu formüle göre, parlak çizgilerin sayısı (n) dalga boyu ( λ) ile ters orantılıdır. Dalga boyu ne kadar küçükse, parlak çizgilerin sayısı (n) o kadar büyük olur. Sarı ışığın dalga boyu (frekansı) mavi ışıktan daha uzundur. Sarı ışık mavi ışıkla değiştirilirse, dalga boyu daha küçük olur, dolayısıyla parlak çizgilerin sayısı (n) o kadar büyük olur.
Bu ifade doğrudur.
(2) Yarıklar arasındaki mesafe azaltılırsa parlak bant daha geniş hale gelecektir.
Yukarıdaki formüle göre, yarıklar arasındaki mesafe (d), parlak çizgilerin sayısı (n) ile doğru orantılıdır. Yarıklar arasındaki mesafe azaltılırsa, parlak çizgilerin sayısı (n) da azalacaktır.
Bu ifade yanlıştır.
(3) Merkez ışıktan uzaklaştıkça yoğunluk azalır.
Yoğunluk, parlaklık seviyesiyle ilişkilidir. Yoğunluk, mesafeyle ters orantılıdır; mesafe ne kadar büyükse, yoğunluk o kadar düşük olur (ışık o kadar loş olur).
Bu ifade doğrudur.
(4) Merkez ışıktan uzaklaştıkça yoğunluk sabit kalır.
Bu ifade yanlıştır.
Doğru cevap B şıkkıdır.
10. Dalga boyu 5.10⁻⁷ m olan tek renkli bir ışık demeti, ızgaraya dik olarak yönlendirilmektedir. Ekran ile ızgara arasındaki mesafe 2 m ise ve ekranda merkez ışıktan 150 cm uzaklıkta üçüncü dereceden bir ışık oluşuyorsa, yarıklar arasındaki mesafe nedir?
- 4.10-6 m
- 3.10-6 m
- 2.10-6 m
- 3.10-7 m
- 2.10-7 m
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Dalga boyu (λ) = 5 x 10-7 metre
l = 2 metre
n = 3
y = 150 cm = 1,5 metre
Soruldu: kafes sabiti
Cevap :
günah θ ≈ tan θ = y / l = 1,5 / 2 = 0,75 = 75 x 10 -2
Boşluklar arasındaki mesafe:
d sin θ = n λ
d (75.10-2) = (3)(5.10-7)
d (75.10-2) = 15.10-7
d = (15.10-7) / (75.10-2)
d = (15/75).10-5
d = (1/5)(10-5) metre
d = (0,2)(10-5) metre
d=2.10-6 metre
Doğru cevap C şıkkıdır.
11. Dalga boyu 500 nm olan (1 nano = 10⁻⁹ nm) tek renkli bir ışık demeti, ızgaraya dik olarak düşüyor . Eğer dördüncü ışık 30 °' lik bir sapma açısı oluşturuyorsa , ızgaranın santimetre başına düşen çizgi sayısı kaçtır?
- 3000
- 2500
- 1250
- 1000
- 250
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Dalga boyu (λ) = 500.10-9 metre = 5.10-7 metre
θ = 30o
n = 4
Soruldu: ızgaranın santimetre başına düşen çizgi sayısı
Cevap :
Boşluklar arasındaki mesafe:
d sin θ = n λ
d (sin 30o) = (4)(5.10-7)
d (0,5) = 20.10-7
d = (20.10-7) / 0,5
d=40.10-7
d=4.10-6 metre
Izgara üzerindeki santimetre başına düşen çizgi sayısı:
x = 1 / 4.10-6 metre
X = 0,25.106 hat / metre
X = 0,25.106 satır / 102 cm
X = 0,25.104 çizgi / cm
X = 25.102 çizgi / cm
x = 2500 çizgi / cm
Doğru cevap B şıkkıdır.
Soru Kaynağı:
2015/2016 SMA/MA Fizik BM soruları
